若手のショートレビュー

ケモメトリクスを用いたテラヘルツ分光イメージデータ解析と肝癌組織への適用

Chemometrics in Terahertz Spectral Imaging and Application to Cancer Tissue Analysis

保科 宏道
Hiromichi HOSHINA

近年のテラヘルツ分光技術の発展にともない，テラヘルツ帯の分光イメージングを用いた様々なアプリケーションが提案されてきた．しかし，テラヘルツ帯の分光スペクトルは物質の固有振動モードによる吸収だけでなく，結晶多形やサンプル形状によるMie散乱，パッケージの干渉など様々な効果の重ね合わせとして得られることが多く，その解析は単純ではない．例えば医学応用として癌の病理サンプルの分析が試みられているが、癌組織が顕著なスペクトル構造を持たないことから，これまで系統的な分離・分析が難しかった。本研究ではこのようなテラヘルツ分光情報に対する新たな解析手法としてケモメトリックスの適用を試みた．具体的にはパラフィン包埋した肝癌組織切片のテラヘルツ時間領域分光イメージに対して主成分分析とクラスタ分析と組み合わせ，癌部位の自動分離を試みた．その結果，4つのサンプルのうち3つの試料で癌部位が分類され、光学顕微鏡観察とのよい一致が確認された．この結果より，ケモメトリクスが一般的なテラヘルツ分光イメージ情報の分析手法として有効であることが確かめられた．

Terahertz spectroscopic images of paraffin embedded cancer tissues have been measured by a terahertz time domain spectrometer. For the systematic identification of cancer tumors, the principal component analysis and the clustering analysis were applied. In three of four samples, the cancer tissue was recognized as an aggregate of the data points in the principal component plots. By the agglomerative hierarchical clustering, the data points were well categorized into cancer and the other tissues. This method can be also applied to various kinds of automatic discrimination of plural components by terahertz spectroscopic imaging.

Keywords: Terahertz time domain spectroscopy, Terahertz spectroscopic imaging, Chemometrics, Cancer diagnostics